两轴柔性支承快速反射镜结构控制一体化设计

为了预测并确认结构设计阶段快速反射镜系统的频率特性和时域性能,对一种两轴柔性支承快速反射镜进行了结构控制一体化研究和测试。提出了一种新型柔性支承结构,根据激光系统光束传输要求的快速反射镜指标,设计了快速反射镜系统的主要结构参数;研究了系统的动态数学模型,确定了闭环系统的控制方式和控制参数;建立了系统摆动部分的刚柔耦合模型,获得了结构非线性模型,基于非线性模型对控制系统和运动系统进行了联合仿真测试。联合仿真结果显示,系统在运动方向的谐振频率为54 Hz,与有限元和理论计算结果的误差均为3.8%,系统位置闭环带宽为203 Hz,符合设计要求。时域输出结果显示,系统的超调量为3.5%,调节时间为10 ms,与理论计算结果的偏差分别为3%和5 ms。     

装配误差对快速反射镜控制精度影响及其抑制方法

快速反射镜(faststeeringmirror,FSM)的反射镜组件在装配过程中的装配误差会造成反射镜质心偏离系统几何中心,基座角运动时该装配误差会在系统中产生不平衡力矩。为了研究该力矩对快速反射镜控制系统精度的影响,建立了装配误差作用下快速反射镜控制系统的等效扰动模型,并提出了一种改进干扰观测器(disturbance observer,DOB)用于抑制该扰动。仿真结果表明,无论扰动的频率是否在系统闭环带宽的作用范围内,不平衡力矩的存在都会降低系统的跟踪精度,改进DOB环节的引入可以有效地抑制等效扰动对控制系统性能的影响,当等效扰动的频率为116 Hz时,对扰动幅值极值的抑制可达14.81%。